Question

11．汽车制造是盐城市的支柱经济产业之一，汽车制造过程中要用到大量的铁、铜、铝等金属材料，请按要求填空．（1）汽车制造中用得最多的金属材料是钢．钢不是（填“是”或“不是”）纯金属．车体表面喷漆不仅美观，而且可有效防止钢铁与水和氧气接触而生锈．炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁反应还原出铁，反应的化学方程式为Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）汽车电路中的导线大都是铜芯的，这主要是利用了铜的导电性．将赤铜矿（主要成分Cu₂O）和辉铜矿（主要成分Cu₂S）混合焙烧可得到铜，请将反应的方程式补充完整：2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑．
（3）铁、铜、铝三种因素在地壳中的含量多少顺序为Al＞Fe＞Cu，但三种金属被人类发现和利用的时间是铜最早，而铝最晚，这跟它们的金属活动性有关．铝具有很好的抗腐蚀性能，原因是铝与氧气反应形成了一层致密的氧化铝薄膜．
（4）镁铝合金是汽车制造中的重要材料之一．为测定某镁铝合金（只含镁、铝两种元素）的组成成分，某学习小组取3.9g合金粉末加入100.0g过量的盐酸中，向充分反应后的溶液中加入过量20.0%的氢氧化钠溶液，最终得到沉淀2.9g．
【质疑】通过讨论，大家认为得到的沉淀质量数据可能有问题．按初中化学现有知识计算，沉淀的质量至少为9.425g．
【探讨】经向老师请教，同学们了解到氢氧化铝沉淀可与氢氧化钠溶液反应，产生可溶性的偏铝酸钠，反应如下：NaOH+Al（OH）₃═NaAlO₂+2H₂O
【计算】若已知产生沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的质量关系如图所示，请计算：
①该合金中镁的质量为1.2g；铝的质量为2.7g．
②加入的盐酸溶质质量分数为多少？（请写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）根据钢是铁的合金，铁生锈的条件和炼铁的原理分析回答；
（2）根据铜的性质和用途以及质量守恒定律分析回答；
（3）根据铝的性质分析回答；
（4）【质疑】根据极值法计算沉淀的质量至少时多少．
①根据生成的氢氧化镁沉淀的质量计算镁的质量，再计算出铝的质量．
②根据溶质质量分数的计算公式计算．

解答 解：（1）汽车制造中用得最多的金属材料是钢．钢不是纯金属，是铁的合金．车体表面喷漆不仅美观，而且可有效防止钢铁与水和氧气接触而生锈．炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁反应还原出铁，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）汽车电路中的导线大都是铜芯的，这主要是利用了铜的导电性．将赤铜矿（主要成分Cu₂O）和辉铜矿（主要成分Cu₂S）混合焙烧可得到铜，由反应的方程式及质量守恒定律可知，应填入：SO₂↑．
（3）铁、铜、铝三种因素在地壳中的含量多少顺序为Al＞Fe＞Cu，但三种金属被人类发现和利用的时间是铜最早，而铝最晚，这跟它们的金属活动性有关．铝具有很好的抗腐蚀性能，原因是铝与氧气反应形成了一层致密的氧化铝薄膜．
（4）【质疑】
假设镁的质量是3.9g，生成的氢氧化镁的质量是x
Mg～Mg（OH）₂
24～58
3.9g       x
$\frac{24}{58}=\frac{3.9g}{x}$  解得：x=9.425g
假设铝的质量是3.9g，生成的氢氧化铝的质量是y
Al～Al（OH）₃
27      78
3.9g    y
$\frac{27}{78}=\frac{3.9g}{y}$  解得：y≈11.27g
按初中化学现有知识计算，沉淀的质量至少为9.425g．
【计算】①设该合金中镁的质量为m
Mg～Mg（OH）₂
24        58
m         2.9g
$\frac{24}{58}=\frac{m}{2.9g}$ 解得：m=1.2g
铝的质量为：3.9g-1.2g=2.7g
②设与1.2g镁反应的盐酸中溶质的质量为p
Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
24      73
1.2g     p
$\frac{24}{73}=\frac{1.2g}{p}$  解得：p=3.65g
设与2.7g铝反应的盐酸中溶质的质量为q
2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑
54     219
2.7     q
$\frac{54}{219}=\frac{2.7g}{q}$  解得：q=10.95g
设与氢氧化钠反应的盐酸中溶质的质量为n
HCl+NaOH=NaCl+H₂O
36.5   40
n     40g×20.0%
$\frac{36.5}{40}=\frac{n}{40g×20%}$  解得：n=7.3g
加入的盐酸溶质质量分数为：$\frac{3.65g+10.95g+7.3g}{100g}×100%$=21.9%．
故答为：（1）不是，水和氧气，Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．（2）导电，SO₂↑；（3）金属活动性，铝与氧气反应形成了一层致密的氧化铝薄膜．（4）【质疑】9.425g．【计算】①1.2；2.7．②21.9%．

点评 本题主要考查了金属的性质、应用和根据化学方程式的计算，特别是计算的量比较大，应分清各个量之间的关系是解答本题的关键．